我国北方花生品种产量品质性状的综合评价及聚类分析

刘卫星 张枫叶 贺群岭

摘要：应用SPSS软件对我国北方地区15个花生品种的11个产量与品质性状进行变异系数、主成分分析和聚类分析。结果表明，在不同生态环境下产量性状以单株饱果数的变异系数最大，品质性状以油酸亚油酸比值的变异系数最大。将11个性状综合成为4个主成分因子，可代表花生产量、品质性状87.6654%的原始数据信息量，通过各品种的主成分得分对参试品种进行综合评价排名，并把15个品种聚为5个类群，各类群间产量性状和品质性状有较大差异。

关键词：花生;产量性状;品质性状;主成分分析;聚类分析

中图分类号：S565.203.7  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）12-0103-04

花生是我国重要的油料作物，在国民经济发展和对外贸易中占据重要地位。食用花生可以降低炎症、糖尿病、癌症、老年痴呆症、胆结石等的发病风险[1]。国家统计数据显示，近年来我国花生种植呈逐渐增加态势，至2016年我国花生种植面积达到472.7万hm2、总产量达到1 729.0万t，分别较2007年增加78.2万hm2和426.3万t[2]。在农业供给侧结构性改革实践中花生的发展优势更加明显[3]，随着花生育种技术、栽培管理技术及机械化水平的不断提高，花生生产将会得到进一步发展。

为了满足花生生产对新品种的需求，众多学者在花生产量、品质和抗逆性等育种技术方面做了大量研究[4-8]，选育出一大批优良花生新品种，而对花生品种的评价多以高产稳产性分析和品质的定性定量描述为主。朱亚娟等对河南省小粒花生品种主要农艺性状与产量进行了相关性及通径分析[9]。陈雷等对花生品系主要农艺性状进行了相关性及聚类分析[10]。李玉发等对花生主要农艺性状进行了相关性和主成分分析[11]。白冬梅等对山西省地方花生种质资源品质性状进行了综合评价[12]。殷冬梅等对花生主要品质性状进行了主成分分析与综合评价[13]。Zhang等对367个花生种质资源的群体结构和遗传多样性进行了主成分分析[14]。但对花生产量性状与品质性状同时考虑进行多指标综合分析的报道很少。本研究试图通过大粒花生品种在北方不同生态环境下的产量、产量构成因素及品质性状的表现，采用变异系数、主成分分析、聚类分析方法，对花生品种的产量性状和品质性状进行综合评价和聚类分析，提出花生品种评价的科学方法，以期为花生品种的科学利用、生态育种及品质改良提供理论依据。

1 材料与方法

供试品种为参加2016年国家北方片大粒组花生区域试验的15个品种，其代码、品种名称和来源见表1。试验在河南省、山东省、河北省、辽宁省、北京市、江苏省、安徽省等7个省（市）19个试点进行，试验田土壤肥力中等，土质为沙壤土。全部试验均在5月10日以前播种，播种密度为15万穴/hm2，每穴2粒，穴距按当地习惯种植。采用随机区组设计，重复3次，小区面积为13.33 m2，栽培管理均按当地耕作习惯和水平进行。考察的产量及产量因素性状有荚果产量、籽仁产量、单株饱果数、百果质量、百仁质量、出仁率，品质性状有粗脂肪含量、粗蛋白含量、油酸含量、亚油酸含量、油酸亚油酸比值等。统计分析利用变异系数、主成分分析和聚类分析方法，数据处理采用SPSS 19.0软件进行。

2 结果与分析

2.1 不同花生品种产量性状和品质性状的变异分析

产量构成因素变异系数的大小，反映了该性状在不同环境下对品种产量形成影响的大小。从表2可以看出，15个供试花生品种中，单株饱果数平均为13.30个，变异系数最大，为42.63%;百果质量平均为238.20 g，变异系数为19.02%，居第2位;出仁率平均为71.40%，变异系数最小，为4.48%。表明单株饱果数为不稳定性状，较易实现人为调控，而出仁率受品种遗传特性控制，人为加以调控的可能性较小。

從表3可以看出，不同花生品种的品质存在较大差异，变异系数表现为油酸亚油酸比值>亚油酸含量>油酸含量>粗蛋白含量>粗脂肪含量，表明油酸亚油酸比值受生态环境影响的变化最大，为不稳定性状，而粗脂肪含量的变化较小，性状相对较稳定。

2.2 不同花生品种产量性状和品质性状的主成分分析

对不同花生品种11个产量性状和品质性状的主成分分析（表4、表5）表明，前4个主成分的累积方差贡献率达到87.6654%，可以用这4个主成分较好地代替11个产量和品质性状对花生品种进行评价与判断。

第1主成分贡献率达35.1963%，决定第1主成分的主要是油酸含量、亚油酸含量、油酸亚油酸比值等性状，可称为油酸亚油酸选择因子;第2主成分贡献率为25.8081%，其中单株饱果数、粗蛋白含量的特征向量绝对值较高，而单株饱果数的特征向量为负值，可称为单株饱果数和粗蛋白含量选择制约因子;第3主成分中贡献最大的是百果质量、百仁质量和出仁率，可称为产量选择因子;第4主成分中贡献最大的是粗脂肪含量，其次是荚果产量和籽仁产量，可称为粗脂肪含量和产量选择综合因子。

2.3 花生品种的综合评价

根据4个主成分的特征值和相应的特征向量，得出各品种在4个主成分上的得分，以所选主成分对应的特征值占4个特征值总和的比例为权重，得到各品种的综合评价得分（表6），可较直观地衡量某一品种的优劣。

从表6可以看出，15个供试花生品种中，金花10号的油酸亚油酸选择因子得分最高，冀农08-12的油酸亚油酸因子得分最低;花育62号的单株饱果数和粗蛋白含量选择制约因子得分最高，金花10号的单株饱果数和粗蛋白含量选择制约因子得分最低;花育60的产量选择因子得分最高，花育9610

的产量选择因子得分最低;濮花44号的粗脂肪含量和产量选择综合因子得分最高，农大511的粗脂肪含量和产量选择综合因子得分最低。

从综合的产量性状和品质性状上看，综合主成分得分越高，该品种的综合表现也就越好。花育62号、金花10号、开农705、商花11号、豫花9620分别居综合主成分得分的前5位，说明这5个品种的产量、品质综合表现最好，农大511、花育60、冀农08-12、潍花18号、花育9610分别居综合主成分得分的后5位，说明这5个品种的产量、品质综合表现较差。

2.4 不同花生品种产量性状和品质性状的聚类分析

以11个产量性状与品质性状的4个主成分得分为依据，数据经标准化转换后，以欧氏距离为遗传距离，采用离差平方和法进行系统聚类分析，结果（图1）表明，15个品种可聚为5个类群。第1类为花育62号，表现为出仁率高，荚果、籽仁产量高，粗蛋白含量高，油酸含量高，亚油酸含量低，油酸亚油酸比值高，为高产优质类品种;第2类包括豫花9620、郑农花15号和农大511，表现为荚果、籽仁偏大，产量及粗脂肪含量、粗蛋白含量处于中等水平，为中产中质类品种;第3类包括金花10号、花育60和商花11号，表现为出仁率低，粗脂肪含量、油酸含量及油酸亚油酸比值较高，粗蛋白含量低，产量中等偏上，为中产优质类品种;第4类包括漯花9号、徐0316、濮花44号、龙花二号、开农705，主要表现为荚果、籽仁产量高，粗脂肪含量、粗蛋白含量及油酸亚油酸比值均处于中等水平，为高产中质类品种;第5类包括冀农08-12、潍花18号和花育9610，表现为出仁率高，荚果、籽仁产量低，油酸含量低，亚油酸含量高，油酸亚油酸比值低，为低产低质类品种。

3 结论与讨论

通过对15个花生品种的11个产量性状及品质性状进行分析，结果表明，在产量性状中以单株饱果数的变异系数最大，出仁率的变异系数最小，本结论与李玉发等的研究结果[11，15-16]相一致，焦庆清对376份花生种质资源的研究也表明，出仁率的变异系数在所有调查的农艺性状中最低[17]。随着农业供给侧结构性改革的不断推进，生产上对高油、高油酸花生品种需求增加，通过对品质性状的分析表明，油酸亚油酸比值的变异系数最大，说明对我国花生品种进行品质改良是可能的，这也与殷冬梅等的研究结果[13、18]相一致。各性状在不同品种及生态环境间的遗传差异，是品种选育与利用的关键，通过对各性状的有效选择和调控，可以实现花生产量及品质双提升。

主成分分析结果表明，前4个主成分的累积方差贡献率达到87.6654%，较好地代表了被考察性状的全部信息，且彼此之间互不干扰。第1主成分值越大，油酸含量越高，亚油酸含量越低，油酸亚油酸比值越高。高油酸亚油酸比值的花生品种耐储存性好、制品货架期长、油的高温稳定性强[19-21]。油酸被认为是安全脂肪酸，能降低人体内低密度脂蛋白胆固醇[22]，高油酸饮食能降低罹患心血管疾病和Ⅱ型糖尿病的风险[23-25]，因此，第1主成分取值越大，越有利于提高花生的储存时间和营养价值;第2主成分值越大，粗蛋白含量就越高，单株饱果数随之下降，势必会对产量造成一定影响，因此第2主成分取中间值时，可平衡二者间的关系;第3主成分值越大，百果质量与百仁质量越高，出仁率越低，而出仁率直接决定了籽仁产量的高低，因此在花生品种选育与利用中不要过度追求大果、大仁;第4主成分值越大，品种粗脂肪含量越高，荚果及籽仁产量越高，因此，从专用型花生品种选择的角度考虑，选育、利用高产高油花生品种时，第4主成分取值越大越好。综合以上分析可知，11个产量与品质性状既相互促进，又相互制约，在品种选育与利用时，应协调好4个主成分之间的关系，从而有利于筛选出综合性状优良的花生品种。

聚类分析结果表明，15个品种可分为5个类群，各类群间存在较大的产量、品质差异。所有参试品种中，高产优质类品种只有1个，占总数的6.67%，中产优质类和高产中质类品种共有8个，占总数的53.3%。因此，在品种选育与利用时，应注意亲本的遗传差异较大，主成分互補，这样更利于高产与优质的协调互补，从而为生产上提供更加优良的花生品种。

参考文献：

[1]Variath M T，Janila P. Economic and academic importance of peanut[M]//The peanut genome. Cham：Springer，2017：7-26.

[2]中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴2017[EB/OL].[2018-01-11]. http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2017/indexch.htm.

[3]万书波. 农业供给侧结构性改革背景下花生生产的若干问题[J]. 花生学报，2017，46（2）：60-63，23.

[4]董文召，张新友，黄冰艳，等. 河南、山东育成花生品种的亲本遗传贡献及相关育种策略探讨[J]. 河南农业科学，2014，43（12）：40-45，50.

[5]王传堂，王秀贞，唐月异，等. EMS直接注入花生花器创制高产突变体[J]. 核农学报，2010，24（2）：239-242.

[6]廖伯寿，雷 永，李 栋，等. 利用RIL群体创造抗黄曲霉兼抗青枯病的高油花生新种质[J]. 作物学报，2010，36（8）：1296-1301.

[7]于明洋，孙明明，郭 悦，等. 利用回交法快速选育高油酸花生新品系[J]. 作物学报，2017，43（6）：855-861.

[8]李 林，刘登望，邹冬生，等. 自然湿涝条件下花生种质主要性状与产量的相关性[J]. 中国油料作物学报，2008，30（1）：62-70.

[9]朱亚娟，甄志高，赵金环，等. 河南省小粒花生品种主要农艺性状与产量的相关及通径分析[J]. 湖南农业科学，2016（4）：34-36，39.

[10]陳 雷，范小玉，李 可，等. 花生品系主要农艺性状的相关性及聚类分析[J]. 花生学报，2015，44（1）：34-38.

[11]李玉发，窦忠玉，梁 军，等. 花生主要农艺性状的遗传变异及相关性和主成分分析[J]. 辽宁农业科学，2013（3）：11-14.

[12]白冬梅，王国桐，薛云云，等. 山西省地方花生种质资源品质性状的综合评价[J]. 中国农学通报，2014，30（24）：187-193.

[13]殷冬梅，张幸果，王 允，等. 花生主要品质性状的主成分分析与综合评价[J]. 植物遗传资源学报，2011，12（4）：507-512，518.

[14]Zhang X R，Liu F Z，Zhang K，et al. Population structure and genetic diversity analysis of peanut （Arachis hypogaea L.） using molecular markers[C]// International Conference on Applied Biotechnology. Singapore：Springer，2016.

[15]陈湘瑜，徐日荣，唐兆秀. 福建省花生农家品种农艺性状的遗传多样性分析[J]. 中国农学通报，2015，31（24）：86-92.

[16]李清华，黄金堂，陈海玲，等. 27份花生种质资源的主成分分析及遗传距离测定[J]. 植物遗传资源学报，2011，12（4）：519-524.

[17]焦庆清. 花生种质资源主要农艺性状的鉴定与评价[D]. 南京：南京农业大学，2011.

[18]郭 峰，阮 建，王莹莹，等. 利用变异系数分析花生品质性状应对环境变化的遗传稳定性研究[J]. 山东农业科学，2017，49（9）：25-31.

[19]OKeefe S F，Wiley V A，Knauft D A. Comparison of oxidative stability of high‐and normal‐oleic peanut oils[J]. Journal of the American Oil Chemists Society，1993，70（5）：489-492.

[20]Nepote V，Mestrallet M G，Accietto R H，et al. Chemical and sensory stability of roasted high-oleic peanuts from Argentina[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture，2006，86（6）：944-952.

[21]Bolton G E，Sanders T H. Effect of roasting oil composition on the stability of roasted high-oleic peanuts[J]. Journal of the American Oil Chemists Society，2002，79（2）：129-132.

[22]OByrne D J，Knauft D A，Shireman R B. Low fat-monounsaturated rich diets containing high-oleic peanuts improve serum lipoprotein profiles[J]. Lipids，1997，32（7）：687-695.

[23]de Souza R G M，Schincaglia R M，Pimentel G D，et al. Nuts and human health outcomes：a systematic review[J]. Nutrients，2017，9（12）：1311.

[24]Vassiliou E K，Gonzalez A，Garcia C，et al. Oleic acid and peanut oil high in oleic acid reverse the inhibitory effect of insulin production of the inflammatory cytokine TNF-alpha both in vitro and in vivo systems[J]. Lipids in Health and Disease，2009，8（1）：25.

[25]Moreira Alves R D，Boroni Moreira A P，Macedo V S，et al. High-oleic peanuts：new perspective to attenuate glucose homeostasis disruption and inflammation related obesity[J].